基于向导点法反演水文地质参数

为了研究观测井与向导点布置范围以及水文地质参数初值对反演结果的影响,利用二维承压含水层理想模型,分别建立观测井、向导点不同分布范围(占研究区面积16%、36%、64%、81%和100%)以及不同渗透系数场初值的地下水反演模型,讨论其反演规律。其中,初始渗透系数场与实际渗透系数场之间的均方根误差记作R1,表示先验信息精度;初始渗透系数场经过PEST程序反演后的结果称为渗透系数估计场,与实际渗透系数场之间的均方根误差记作R2,表示参数估计精度,R2值越小反演精度越高。结果表明:随观测井、向导点分布范围增加,相应模型的R2值先减小后逐渐保持稳定;同时随向导点分布范围的增加,调用Modflow程序与优化迭代的次数减少;R1值增加,不同渗透系数初值模型的R2值、Modflow程序调用次数与优化迭代也会增加。由此看出,观测井与向导点分布范围越大,初始渗透系数场越接近真实值,反演结果越理想。研究成果为观测井与向导点的科学布置以及初始渗透系数场的取值提供了理论依据,有助于向导点法的推广。

基于MIKE SHE模型的土地利用与降水变化对宁夏中宁段黄河周边地区地下水位的影响

为研究土地利用与降水变化对地下水位的影响,以黄河宁夏中宁段周边地区为研究区,建立地表水—地下水耦合的MIKE SHE分布式水文模型,并用观测井实测数据对模型参数进行率定和验证。结果表明,研究区地下水位随着降雨量的增加明显升高,并在9月份到达峰值1201.46 m;与基准组相比,对比组A年平均地下水位升高0.27 m,土地利用变化对水位升高影响作用占33.3%,降水则占66.7%;对比组B年平均地下水位升高0.51 m,土地利用变化对水位升高影响作用占35%,降水则占65%。

不同反滤准则及其在宁南山区水库设计中的应用

渗流作用是引起土石坝破坏的主要原因之一,合理设置反滤层能有效控制土体发生渗透破坏。为评价不同反滤准则在以黄土为筑坝材料的土坝中的效果,探讨黄土丘陵山区水利工程反滤系统适宜的设计准则,结合宁夏南部山区乔家沟水库土坝反滤系统设计案例,在反滤料级配曲线的上、下包线范围内平行选取4条不同的级配曲线,通过理论计算得出不同反滤准则所需的反滤料和被保护土料的特征粒径,对比分析了国内外7种反滤准则在该工程中的适用性。结果表明:当被保护土料为粉质黏性黄土时,我国现行碾压式土石坝设计规范(SL 274—2001)反滤准则在该工程反滤料级配曲线的上下包线内适用范围大、效果好,能同时满足滤土与排水条件。

一种计算颗粒入渗深度的反滤料孔隙模型

为进一步理解反滤系统渗透侵蚀机制,预测流失颗粒在反滤料中的分布情况,本文提出一种人工填料处于密实状态的反滤孔隙网络模型,分别与文献中的2种反滤孔隙模型计算被保护土颗粒进入反滤层的入渗深度值及数值模拟方法进行对比分析,并通过工程案例进一步验证了新模型的可行性与适用性。结果表明,3种孔隙模型预测的入渗深度值中,Locke and Indraratna模型的值最大;当被保护土颗粒通过孔隙通道的概率较小时,新模型计算值小于Silveira模型的值;随着被保护土颗粒通过概率增加,新模型逐渐大于Silveira模型的计算值。新模型与Zou的数值模拟预测的最大入渗深度随着特征粒径比D15/d85的不同,其变化趋势相同;但受Zou数值模拟过程中土样尺寸及入渗时间的限制,尤其在特征粒径比接近或大于4(反滤准则临界值)时,两种方法预测结果差别较大。当反滤料级配设计包线确定后,孔隙模型为反滤层设计提供了一种新途径。

基于MIKE 3的黄河宁夏四排口河段水动力模拟

为研究黄河宁夏四排口河段在“裁弯取直”工程运行后,该段长4.530 km的河段在丁坝群影响下的水流运动情况,为工程的安全稳定运行提供决策参考及建议;针对该河段特有的地形地貌特征,借助MIKE 3软件构建了四排口三维水动力数学模型,并利用2018年7月现场实测的水文资料对所建模型的适用性与正确性进行验证;计算结果表明:在丁坝群末端与引河进口接洽位置处,形成了一个长半径约128.824 m、短半径约71.939 m的逆时针运转的椭圆形旋涡;“裁弯取直”工程的实施,造成了河床边界条件发生突变,导致研究区域水流运动状况十分复杂,若不加以控制将引发剧烈的河床冲淤变形。